JPH0314916A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、駆動装置と被駆動装置との間に配設され、こ
の駆動装置から被駆動装置への回転の伝達を断続するよ
うにした、例えば車両用空気調和装置に用いる圧縮機等
に好適な電磁クランチに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、一般の乾式単板式電磁クラッチは、磁力を発生す
るステータと、駆動源からの回転力により回転されるよ
うベアリングで支持されたロータと、ステータの磁力に
よって軸方向に摺動可能なアーマチュアとから構戊され
ている（実公昭５１−１４９９８号公報参照）。

このような構造の電磁クランチが、例えば車両用空気調
和装置の圧縮機に取り付け使用された場合には、コンプ
レッサに取り付けられた磁力を発生するステータと、コ
ンブレッサにベアリングを介して回転自在に取り付けら
れたロータと、コンプレッサに取り付けられたステータ
の磁力によって軸方向に摺動可能なアーマチュアを有す
るハブとによって構或され、ロータの摩擦面と対向して
設けられたアーマチュアの摩擦面がステータによって発
生された磁力によってロータに吸引され、駆動装置から
伝えられたトルクを被駆動側であるコンプレッサに伝え
るようにする。上記のような構或の電磁クラッチにおい
ては、もっぱらロータとアーマチュアとの間の摩擦力に
よって回転力を伝達しているが、この摩擦力には限度が
あるため高トルクを発生させるのが困難であった。

本出願人はこの問題を解決するため、さきに、アーマチ
ュアに取り付けたピンとロータに設けたピン穴とを被駆
動体への回転伝達時に係合させるよう構或した電磁クラ
ッチを開発した（特願昭６３−１７１９４５号参照）。

このピンを用いた電磁クラッチは、励磁コイルを有する
ステータと、駆動源からの回転力により回転されるとと
もに一側に摩擦面を有するロータと、このロータの摩擦
面に対向する摩擦面を有し前記ロータとの間に所定の間
隙をおいて回転軸に軸方向に移動自在に取り付けられた
アーマチュアとを具備し、前記励磁コイルの作動により
前記アーマチュアの摩擦面を前記ロータの摩擦面に接触
させて前記ロータの回転を前記回転軸に伝達するように
した電磁クラッチにおいて、前記アーマチュアには前記
ロータの摩擦面から離れるように付勢されたピンを取り
付け、前記ロータの摩擦面には、前記ピンに対応するピ
ン穴を設け、前記励磁コイルの作動時に前記ピンが前記
ピン穴に嵌合するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような方法でクラッチを作動すれば、第９
図に示すように、ピン９を介して回転力を伝達する際の
ピン９とピン穴３ｅとの接触点に作用する回転力Ｆ１は
ロータの半径方向の分力Ｆ２を生じるため、回転軸には
半径方向の偏心荷重が加わり、回転軸は偏心して回転す
ることになり振動や騒音が発生しまたラジアル軸受に悪
影響を及ぼしその耐久性を低下させることになる。一方
、ピン９には前記Ｆ，，Ｆ２　と同じ力が逆方向に作用
するためこれがピンを傾ける力となり、はなはだしい場
合にはピンを折損し、クラッチとしての機能が失われる
おそれもある。

本発明は上記の点に鑑み、ピンを用いる型の電磁クラッ
チにおいて、被駆動回転部材に無理な力が加わらず、振
動、騒音を低減させることができ、またピンを損傷する
おそれのない電磁クラッチを提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の問題点は、電磁クラッチの作動
時ピンを介して回転軸に回転力が伝達される際のピンに
よる回転力の方向がロータの回転方向に対して接線方向
となるようにすることによって、解決される。すなわち
、上記課題を解決する手段としての本発明の構或は、励
磁コイルを有するステータと、駆動源からの回転力によ
り回転されるとともに一側に摩擦面を有するロータと、
このロータ摩擦面に対向する摩擦面を有し前記口−タと
の間に所定の間隙をおいて回転軸にその軸方向に移動自
在に取り付けられたアーマチュアとを具備し、前記励磁
コイルの作動により前記アーマチュアの摩擦面を前記ロ
ータの摩擦面に接触させて前記ロータの回転を前記回転
軸に伝達するようにし、前記アーマチュアには前記ロー
タの摩擦面から離れるように付勢されたのピンを取り付
け、前記ロータの摩擦面には前記ピンに対応するピン穴
を設け、前記励磁コイルの作動時に前記ピンが前記ピン
穴に嵌合するようにし、前記ロータからの回転力が前記
ピンを介して前記回転軸に伝達されるようにした電磁ク
ラッチにおいて、前記ピンとピン穴との接触点に作用す
る前記ロータの回転力の方向が該ロータの回転方向に対
して接線方向となるよう、前記ピンとピン穴を配置した
ことを特徴としている。

〔作　用〕

上記の構或からなる本発明において、回転軸へロータか
らの回転を伝達しようとする場合、励磁コイルに通電す
ると、アーマチュアは軸方向に吸引移動しロータと密着
する。そしてロータの回転により前記ピンの位置にロー
タ側のピン穴が一致した時ピンはこのピン穴に嵌合し、
アーマチ一アはロータに堅く結合され、ロータからの回
転力はロータ側のピン穴、ピン、アーマチュアを介して
回転軸に伝達される。

この回転力伝達に際し、ピンとピン穴との接触点に作用
する回転力の方向は回転軸の回転方向に対し接線方向と
なるので、回転軸の半径方向に加わる分力が生じること
なく、その偏心回転が回避される。またピンにもこれを
傾動させる力が生じないのでこの荷重による損傷が防止
される。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して以下に説明する。

第２図、第３図を参照すると、１００は圧縮機のハウジ
ング、１０３は圧縮機の回転軸である。１は磁性体製の
ステータハウジングでありその内部にハ励磁コイル２が
エボキシ樹脂２０により埋設されている。そして、この
励磁コイル２は図示しないリード線により外部電源と接
続されている。またステータハウジングｌには取り付け
フランジ１ａが接合してあり、この取り付けフランジ１
ａを介してサークリップ１０１　によりステータハウジ
ング１が圧縮機のハウジング１００に固定されている。

３はプーリ３　ａを一体に形或してある磁性体のロータ
で、軸受７を介して圧縮機ハウジング１００に回転自在
に装着されている。軸受７の外輪７ａはロータ３に圧人
にて固定され、内輪７ｂは圧縮機ハウジング１００　に
嵌合され、サークリップ１０２によりハウジング１００
に固定されている。ロータ３の摩擦面３ｂには磁気しゃ
断を目的とする長穴３ｃ，３ａと、ピン（後述する〉の
はいる穴３ｅと、ピン案内のための平面分３ｆと磁束密
度調整用の凹部３ｇ（第４図）が設けられている。

このロータ摩擦面３ｂと微小間隙を介してアーマチュア
４が対向配置されている。アーマチュア４は、磁性体か
ら或り、環状に形状されており、複数のリベット５でア
ーマチュア４に固着されたばね手段である複数の板ばね
６を介して、圧縮機の回転軸１０３にボルト１０４によ
り連結してあるハブ７と、複数のリベット８により固着
されている。

アーマチュア４には、第５図に示すように、磁気遮断用
長穴４ａと、長穴４ａの中心線とほぼ中心を同じとする
丸穴４ｂが円周方向に沿って３個設けてある。この丸穴
４ｂにはピン９が嵌合されている。ピン９は、高磁性体
から或る吸着部９ａと非磁性体から或るピン本体９ｂか
ら或り、お互いは圧入にて接合されている（第６図）。

ピン９は、ストッパ１０とピン９をロータ３から離れる
方向に付勢するスプリング１１とによって定位置に保持
されている。ストッパ１０は、非磁性体から或り、アー
マチュア４に複数のボルト１２にて固定されている（第
２図）。

上記アーマチュア側のピン９とロータ側のピン穴３ｅの
位置関係を第１図を参照して説明する。

図面に示すように、ピン９がピン穴３ｅに嵌合されてロ
ータ３から回転軸１０３に回転力が伝達される際の、ピ
ン９とピン穴３ｅとの接触点Ｐに作用する回転力Ｆの方
向が、ロータ３の回転方向Ｄに対し接線方向となるよう
に、ピン９とピン穴３ｅとの位置が決められている。

このようなピン９とピン穴３ｅとの位置を決めるには次
のようにして行うことができる。

すなわち、ピンの半径をｒｌ　、ピン穴３ｅの半径をｒ
２、ピンとピン穴との接触点Ｐの回転軸中心○からの距
離をＲ１ピン９の中心の軸中心○からの距離をＲｌ、ピ
ン穴３ｅの中心の軸中心○からの距離をＲ２とすると、
前記回転力Ｆを接線方向とするためには、 でなければならない。

そして、ピン９とピン穴３ｅの径は、電磁クラッチの形
状によ、り決定されるため、ｒ，　　ｌ　ｒ２Ｒは一定
の値が与えられるので、上記の２つの式を満足するよう
Ｒ１及びＲ２の値を決めることにより、ピン９とピン穴
３ｅの、回転軸中心０からの位置が決定される。

このように構或された電磁クラッチにおいて、圧縮機の
起動時には励磁コイル２に通電されると磁束は第３図破
線１で示されるように生じ、アーマチュア４は即座にロ
ータ３に吸引される力が加えられる。これにより板ばね
６が弾性的にたわみアーマチュア４は軸方向に移動して
ロータ３のロータＩ！ｉ！擦面３ｂに吸引密着する。

このアーマチュア４とロータ３の密着により、磁気回路
の抵抗は低下しさらに磁束量は増加する。

これにより、ピン吸着部９ａを流れる磁束が増大し、ピ
ン９を保持するスプリング１１のばね付勢力を上まわる
吸引力が働く。

ここで、アーマチュア４のピン穴４ｂとロータのピン穴
３ｅの位置が一致しない場合、ピン本体９ｂの先端がロ
ータ３の案内平．面部３ｆと当接し、ピン９はアーマチ
ュア４と密着しない。さらに回転が進行し、アーマチュ
ア側のピン穴４ｂとロータ側のピン穴３ｅが一致した時
、ピン本体９ｂはピン穴３ｅに嵌合し、ピン９はアーマ
チュア４と密着する。

そして図示しない自動車エンジンによりベルトを介して
駆動されているロータ３から伝えられる駆動力は、ロー
タピン穴３ｅ、ピン本体９ｂ、アーマチュア４、板ばね
６、ハブ７を介して圧縮機シャフト１０３　に伝えられ
る。

このピン９を介するロータ３から回転軸１０３への回転
力を伝達時において、ピン９とピン穴３ｅとの接触点に
作用する回転力Ｆの方向はロータ３の回転方向Ｄに対し
接線方向となるので、回転軸１０３に対してはその半径
方向に加わる分力を生じることがない。そのため回転軸
１０３を半径方向に撓ませ偏心回転を起こすことがない
ので、この偏心回転による振動や騒音を発生することが
低減され、またピン９にもこれを傾動させる荷重を生じ
ないためその損傷が防止される。このようにして回転釉
１０３はピン９を介してロータ３から確実に回転力が伝
達されるとともに円滑に回転を行うことができ、振動、
騒音が少なく、また軸受部の耐久性を向上させるものと
なる。

圧縮機の作動を止める時には、励磁コイル２への通電を
やめ、磁束を消失させる。これにより、ピン９はアーマ
チュア４からスプリング｛１の復帰力により離間される
とともにアーマチュア４がロータ３から離間し駆動力は
伝達されなくなる。

ここで、アーマチュア４とロータ３との間のギャップは
、作動性、耐振性を考慮した最小限の値とし０．　５　
ｍｒＩＩ程度である。これに対し、アーマチュア４とピ
ン９との間のギャップは、作動後のピンとロータ３の許
容面圧から決定し、２　ｍｍ程度とする。またばね力は
、それぞれの耐振性、作動性から決定し、アーマチュア
４を保持する板ばね６のばね定数は１０ｋｇ／ｍｍ程度
、ピン９を保持するスプリング１１のばね定数は０．　
３　ｋｇ　／　ｍｍ程度である。

第７図、第８図は本発明の他の実施例におけるロータを
示し、それぞれ、ピンとピン穴とを１つにしたものを示
している。

第７図に示す第２実施例ではこのピン穴３ｅが円形であ
り、第８図に示す第３実施例ではピン穴３ｅは回転軸の
半径方向に長袖を有する楕円形状をしている。

上記第２、第３実施例はピンとピン穴とを１つにするこ
とにより部品点数の低減を図ったものであるが、このよ
うにピンとピン穴とを１つにした電磁クラッチにおいて
は、ピンを介する回転力の伝達部位が偏るため、本発明
のようなピンとピン穴の配置構或を適用すれば、回転軸
の振動防止、ピンの損傷防止に関し、特に有効である。

〔発明の効果〕

本発明は以上のような構或、作用を有しているので、被
駆動体への回転伝達時には、アーマチュアに取り付けた
ピンがロータ側に設けたピン穴に嵌合し、アーマチュア
とロータとの係合が強固なものとなるため、従来のよう
な、摩擦力と吸引力とのみに頼ることなくピンを介して
トルクの伝達を行うことができ、そのため大きなトルク
の伝達が可能となる。しかもこのピンを介するトルクの
伝達時に、回転軸にはこれを偏心回転させるような力が
生じないためその振動、騒音の発生を低減することがで
き、回転軸を支持する軸受に悪影響を及ぼすことなくそ
の耐久性を向上させるものとなる。またピンにも無理な
荷重がかかることもないのでその損傷を防止でき、電磁
クラッチの長期の使用を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部を示す説明図、第２図は
本発明の実施例の正面図、第３図は第２図のＥ−Ｅ線に
よる断面図、第４図は第３図の矢示Ｂから見たロータの
正面図、第５図は第３図の矢示Ｃから見たアーマチュア
の正面図、第６図は同上実施例におけるピンの拡大断面
図、第７図は本発明の第２実施例のロータの正面図、第
８図は同上第３実施例のロータの正面図、第９図は従来
のピンを用いたＮ磁クラッチにおける回転力の作用を示
す説明図である。 １・・・ステータハウジング、 ２・・・励磁コイル、 ３ｂ・・・ロータ摩擦面、 ４・・・アーマチュア、 ４ｂ・・・ピン用丸穴、 １０・・・ストッパ、 １０３・・・回転軸。 ３・・・ロータ、 ３ｅ・・・ピン穴、 ４ａ・・・磁気遮断用長穴、 ９・・・ピン、 １１・・・スプリング、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、励磁コイルを有するステータと、駆動源からの回転
   力により回転されるとともに一側に摩擦面を有するロー
   タと、このロータの摩擦面に対向する摩擦面を有し前記
   ロータとの間に所定の間隙をおいて回転軸にその軸方向
   に移動自在に取り付けられたアーマチュアとを具備し、
   前記励磁コイルの作動により前記アーマチュアの摩擦面
   を前記ロータの摩擦面に接触させて前記ロータの回転を
   前記回転軸に伝達するようにし、前記アーマチュアには
   前記ロータの摩擦面から離れるように付勢されたピンを
   取り付け、前記ロータの摩擦面には前記ピンに対応する
   ピン穴を設け、前記励磁コイルの作動時に前記ピンが前
   記ピン穴に嵌合するようにし、前記ロータからの回転力
   が前記ピンを介して前記回転軸に伝達されるようにした
   電磁クラッチにおいて、前記ピンとピン穴との接触点に
   作用する前記ロータの回転力の方向が該ロータの回転方
   向に対して接線方向となるよう前記ピンとピン穴を配置
   したことを特徴とする電磁クラッチ。